Temperaturanalyse

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zeppl0112
Posts: 7
Joined: Mon Jul 18, 2022 7:10 am

Temperaturanalyse

Post by zeppl0112 »

Hallo,
kann man bei FreeCAD irgendwie eine Beschichtung auf beispielsweise Aluminium auftragen oder einen Wert ändern damit man auf den gleichen Effekt kommt? Habe zwar was über Emissionsgrade gelesen aber nichts darüber in FreeCAD gefunden.

Danke schon mal im voraus
smktec
Posts: 327
Joined: Thu Mar 05, 2020 5:37 pm

Re: Temperaturanalyse

Post by smktec »

was möchtest du genau machen und welchen Effekt möchtest du erzielen?
zeppl0112
Posts: 7
Joined: Mon Jul 18, 2022 7:10 am

Re: Temperaturanalyse

Post by zeppl0112 »

Bei Kühlkörpern von LED's wird meistens eine schwarze Pulverbeschichtung aufgetragen. Diese erhöht den Emissionsgrad, welcher dafür sorgt, dass mehr Wärmestrahlung aufgenommen bzw. gleich wieder abgegeben wird. Ich muss eine Simulation mit einer Messung vergleichen, finde aber nichts über einen Emissionsgrad. Habe eine alte Masterarbeit durchgelesen bei der er auch FreeCAD verwendet hat. Ist aber schon etwas älter und somit auch eine alte Version von FreeCAD. Er konnte das eingeben, und genau das würde ich brauchen.
thschrader
Veteran
Posts: 3129
Joined: Sat May 20, 2017 12:06 pm
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Re: Temperaturanalyse

Post by thschrader »

Vielleicht hilft dir das weiter:
https://web.mit.edu/calculix_v2.7/Calcu ... ode10.html
https://web.mit.edu/calculix_v2.7/Calcu ... de234.html

Du wirst aber die inp editieren müssen, um *RADIATE zu verwenden.
zeppl0112
Posts: 7
Joined: Mon Jul 18, 2022 7:10 am

Re: Temperaturanalyse

Post by zeppl0112 »

in wie fern muss ich die inp-Datei ändern?
smktec
Posts: 327
Joined: Thu Mar 05, 2020 5:37 pm

Re: Temperaturanalyse

Post by smktec »

der Emissionsgrad gilt typischerweise für Oberflächen, die auf Grund der Temperatur und Materialeigenschaften ein breites Spektrum emmittieren unter der Annahme eines schwarzen Körpers (https://de.wikipedia.org/wiki/Emissionsgrad).
Eine LED emittiert allerdings nur eine Farbe, die durch den Halbleiter vorgegeben ist. Wenn du, wie von thschrader vorgeschlagen den Strahlengang simulieren möchtest hilft die vieleicht die FreeCAD Optics Workbench https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=59860
Ich kenne die Funktion von Graphit in diesem Zusammenhang nicht, kann mir aber vorstellen, dass evt. die Wärmeableitung verändert wird und sich dadurch die Temperatur des Halbleiters sich ändert. Die Emission ist temperaturabhängig.
thschrader
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Re: Temperaturanalyse

Post by thschrader »

Nimm z.B. den Bimetallstreifen aus den FEM-Beispielen.
Es gibt in der GUI keine Möglichkeir, das *RADIATE Kommando zu erzeugen.
Du mußt das nachträglich einfügen. Ich weiß bloß nicht,
wie dann die zugehörigen Fächen definiert werden.
Eine Anfrage im FEM-Forum erreicht sicher mehr "Zuschauer".
bimetal.JPG
bimetal.JPG (201.15 KiB) Viewed 770 times
zeppl0112
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Joined: Mon Jul 18, 2022 7:10 am

Re: Temperaturanalyse

Post by zeppl0112 »

smktec wrote: Fri Jul 22, 2022 6:00 am der Emissionsgrad gilt typischerweise für Oberflächen, die auf Grund der Temperatur und Materialeigenschaften ein breites Spektrum emmittieren unter der Annahme eines schwarzen Körpers (https://de.wikipedia.org/wiki/Emissionsgrad).
Eine LED emittiert allerdings nur eine Farbe, die durch den Halbleiter vorgegeben ist. Wenn du, wie von thschrader vorgeschlagen den Strahlengang simulieren möchtest hilft die vieleicht die FreeCAD Optics Workbench https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=59860
Ich kenne die Funktion von Graphit in diesem Zusammenhang nicht, kann mir aber vorstellen, dass evt. die Wärmeableitung verändert wird und sich dadurch die Temperatur des Halbleiters sich ändert. Die Emission ist temperaturabhängig.
Es geht rein um den Kühlkörper und dessen Fähigkeit, die Wärme der LED so gut und schnell wie möglich an die Luft zu übertragen, nicht um die LED. Aber prinzipiell will ich diesen Emissionsgrad nur irgendwo definieren können.
smktec
Posts: 327
Joined: Thu Mar 05, 2020 5:37 pm

Re: Temperaturanalyse

Post by smktec »

Wenn ich dich richtig verstehe, willst du die Wärme mit einem Kühlkörper abführen.
Grundsätzlich gilt, dass die umgesetzte Leistung aus den elektrischen Daten Strom mal Spannung ermittelt werden kann (P=U*I). Eine LED hat einen Wirkungsgrad von ca. 30%, genaueres aus dem Datenblatt. D.h. 30% der Leistung wird als Licht emittiert und geht nach außen, trägt also nicht zur Erwärmung der LED bei. 70% der Leistung erwärmen das Gehäuse. Diese Wärme muss abgeführt werden und zwar über Wärmeleitung. Der erforderliche Kühlkörper kann berechnet werden. Möglicherweise denkst du daran die Wärme nicht über Kontakt sondern über die ausgstrahlte Wärmestrahlung zu abzuführen. Dazu solltest du dir in erster Näherung die Emmissionskurven eines schwarzen Strahlers als Funktion der Temperatur ansehen (Rayleigh Jeans Strahlungsgesetz -> Google). Der Kühlkörper muss natürlich deutlich kühler sein als deine LED !!!!
zeppl0112
Posts: 7
Joined: Mon Jul 18, 2022 7:10 am

Re: Temperaturanalyse

Post by zeppl0112 »

Ich entschuldige mich schon einmal für die Umstände und danke für eure Mühen, aber ich glaube ich verstehe nicht ganz was du meinst.
Die, auf die LED treffende Wärmeleistung habe ich schon ermittelt. Die Form des Kühlkörpers spielt vorerst keine Rolle und ist nur zum Vergleichen da.
Die Wärme muss außerdem über direkten Kontakt mit dem Kühlkörper abgegeben werden und dieser muss die Wärme wieder über Oberflächenkonvektion an die Luft abgeben. Da ich aber nirgendwo etwas finde, wo ich den Emissionsgrad eingeben kann versuche ich es irgendwie auf den im FreeCAD genannten Filmkoeffizienten bzw. laut Google Wärmeübergangskoeffizienten, umzurechnen. ist das das, was du versuchst mir zu erklären oder auf was willst du hinaus mit dem Strahlungsgesetz?
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